目前，電力系統(tǒng)向高度信息化、自動化的方向發(fā)展，電網規(guī)模日益擴大，需要管理龐大的電力設備設施數據、用戶數據、規(guī)劃數據等。并且，隨著電網互聯(lián)技術的發(fā)展，導致電力系統(tǒng)地域擴大，規(guī)劃選址、經濟運行等諸多因素都與地理信息系統(tǒng)有關，電力GIS的特點在于以地理信息為背景，將圖形和數據庫相結合來描述和管理各種電力設備的參數屬性以及電網內的運行控制信息。

 

　　GIS技術從九十年代開始應用于電力行業(yè)，目前，GIS廣泛應用于電網企業(yè)的發(fā)電、輸電、變電、配電、調度、營銷、通信等各個環(huán)節(jié)。主要用途是實現(xiàn)電網資源管理、電網的圖形化展示與結構化管理。簡單來說，電網資源管理是指將電網設施設備進行高精度建模仿真，高速瀏覽三維數據，并將電力設備豐富的屬性信息包括基礎地理信息、自然環(huán)境信息、電力設備設施信息、電網運行狀態(tài)信息等集成到系統(tǒng)中，為電網設施設備的管理減少外業(yè)作業(yè)量，提高管理效率，實現(xiàn)電力工程的智能化管理。圖形化展示是在GIS系統(tǒng)中將電網設施、運行信息、空間位置、實時信息、監(jiān)測信息、用電信息等綜合展現(xiàn)。結構化管理則是在GIS系統(tǒng)中根據電網的空間位置信息構建的電網拓撲關系從不同角度來做電網的運行分析計算，為電網的建設以及運行管理提供輔助決策。

 

　　與國外主要面對用戶、更強調終端不同的是，國內將GIS在電力中的應用提高到一個新的高度，從電網的各個環(huán)節(jié)強調大聯(lián)網。目前，國內企業(yè)主要在電網規(guī)劃、設計、生產、應急救災、搶險救災等應用GIS。尤其是在應急救災的應用上比較成熟。

 

　　我國發(fā)生的自然災害種類繁多，可靠的電力供應是抗災救災的重要保證。然而在突發(fā)的自然災害中，電網往往首當其沖遭受損毀。而輸、變電力設備的監(jiān)控、自動化信息展示等功能通常是由不同的系統(tǒng)實現(xiàn)。在實際的電力生產活動中需要有統(tǒng)一的平臺來集中展示和查閱這些信息。特別是在應急指揮過程中，指揮人員希望了解各方面的信息，以便于決策。但這些信息比較分散，且不易組織，這給應急指揮帶來不便。電網應急指揮管理系統(tǒng)作為統(tǒng)一的展示平臺，將監(jiān)控、自動化等信息在平臺上集中展示，這些分散的信息就被有機地組織在一起，方便了應急指揮領導小組對信息的查閱和使用。

 

　　電網應急指揮管理系統(tǒng)從三個部分運行：

 

　　在線監(jiān)測和預警

 

　　很多電力設備，輸送電設備如變電站、桿塔或是線路都裝有監(jiān)測設備，以監(jiān)測電力設備是否正常工作。系統(tǒng)把這些監(jiān)測設備在終端集成起來，所監(jiān)測的數據可以反映到三維系統(tǒng)中，在后臺可以看到幾千條電網的運行情況，監(jiān)測電力異常情況或需要預警的情況。

 

　　預先做出應急預案

 

　　事故發(fā)生時，電網的設備以及各個設備的運行狀態(tài)、各個儲備公司的物資儲備情況、電力儲備公司離事故點的距離、是否滿足本公司需要及將物資調度到事故點，電網應急指揮管理系統(tǒng)可以對這些情況做出預案。一旦出現(xiàn)事故，可以及時調配物資。同時，在作出應急預案時，也可以進行基于GIS的最短路徑分析。

 

　　救災選線

 

　　2010年遼寧某地山區(qū)發(fā)生水災，道路及線路被大水沖斷。給無人機拍攝線路中斷情況造成困難。人們通過電網應急指揮管理系統(tǒng)針對當時情況做出無人機最佳飛行的三維線路，并把數據輸導到無人機的控制系統(tǒng)里，無人機根據做出的三維線路，飛到受災地拍攝線路中斷情況，并反饋到救災小組。

 

　　電力行業(yè)標準缺失

 

　　北京國遙新天地事業(yè)部開發(fā)部經理胡天碩告訴筆者，目前，GIS廣泛應用于電網企業(yè)的發(fā)電、輸電、變電、配電、調度、營銷和通信等各個環(huán)節(jié)。然而GIS在這些環(huán)節(jié)的發(fā)展程度是不一樣的，例如GIS在線路設計、送電和巡檢發(fā)展很成熟，解決方案也相對較多，在其他環(huán)節(jié)上的發(fā)展可能相對較慢。因此，在整個電力行業(yè)內部還沒有統(tǒng)一的行業(yè)標準，即沒有標準的電力GIS平臺。

 

　　電力GIS的目標是建成一個空間信息服務共享平臺，為生產、營銷、調度、規(guī)劃、基建、設計等業(yè)務部門提供空間數據服務。電力GIS的標準化可以分兩個層次理解，一是狹義的標準化，其內容包括數據、數據交換、數據庫轉換、圖形、軟件等方面的標準，即主要包括空間數據標準和信息技術標準兩個方面。二是廣義的標準化，內容更加廣泛，包括算法、行業(yè)標準等方面的內容。所謂的標準的電力GIS平臺擁有確定的格式、架構和質量標準，不論是國內外還是二維三維平臺都可以進入到這個標準中。標準電力GIS平臺的建立有利于節(jié)省費用，提高效率，方便應用，而且可以大大提高電力GIS系統(tǒng)的可移值性、可操作性和可伸縮性。

 

　　針對目前存在的問題，國家電網公司于2006年提出了在全系統(tǒng)實施“SG186工程”的規(guī)劃，推進標準電力GIS的平臺建設。

 

　　電網GIS空間信息服務平臺正在推進

 

　　隨著SG186工程建設的推進，以及相關業(yè)務應用對電網空間信息應用的迫切需求，統(tǒng)一的空間信息共享平臺的建設變得越來越迫切，為滿足各類業(yè)務應用的需求，國家電網公司確定了電網GIS空間信息服務平臺建設思路和方案，將電網GIS空間信息服務平臺(以下簡稱“電網GIS平臺”)定位為構建在“SG186”一體化平臺之內的企業(yè)級公共空間信息服務平臺。

 

　　2009年6月，國家電網正式啟動“電網空間信息服務平臺(GIS)建設研究和實施”項目，并列入了2010年國家電網公司支撐智能電網信息化第一批項目之一。電網GIS平臺是構建在“SG186”工程一體化平臺之內的，以電網資源的空間結構及位置信息和圖形可視化為核心，以面向服務的架構為各類業(yè)務應用，提供電網圖形和分析服務的企業(yè)級電網空間信息服務平臺，進行基礎圖形管理、電網資源模型構建、電網專題圖管理等，并提供各類電網圖形及電網分析服務，與業(yè)務應用系統(tǒng)之間以松耦合方式實現(xiàn)相互調用、互為補充，實現(xiàn)電網資源的結構化管理和圖形化展現(xiàn)。

 

　　目前，電網GIS空間信息服務平臺已完成研發(fā)和試點實施階段，預計到2012年12月，進入維護和高級應用階段。平臺建成后，可以將全區(qū)電網結構信息納入電網空間數據中心的統(tǒng)一管理，形成基礎空間數據平臺，隨時調用、管理;可以在全區(qū)形成統(tǒng)一的電網空間基礎數據平臺，對外提供統(tǒng)一的空間信息服務;可以依托電網空間信息服務平臺，按需構建各項專業(yè)GIS應用系統(tǒng)。到目前為止，電網GIS空間信息服務平臺在華北、北京、天津、上海、浙江、福建進行改造試點，同時，新確立了山西、湖南、河南、遼寧、寧夏五家試點單位，并將逐一上線。

 

　　GIS在智能電網上優(yōu)勢明顯

 

　　作為GIS在電力行業(yè)中的重要應用，國家電網SG186工程的重要組成部分，智能電網的建設一直是國家和電力企業(yè)非常關注的問題。智能電網的特點是“自愈、安全、經濟、清潔，能夠提供適應未來社會經濟發(fā)展需要的優(yōu)質電力與服務”。其中，電網的自愈要求能夠實時掌控電網運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患;在盡量少的人工干預下，快速隔離故障、自我恢復，避免大面積停電的發(fā)生，提升電網運行的可靠性。Esri中國(北京)有限公司電力事業(yè)部總監(jiān)曾林向筆者介紹，GIS系統(tǒng)在這一點的實現(xiàn)上有絕對的技術優(yōu)勢：GIS系統(tǒng)所管理的電網圖形本身就具有電網結構信息和電網拓撲信息，并且GIS系統(tǒng)能夠提供強大的分析功能，結合運行監(jiān)控系統(tǒng)的運行數據，可以快速準確的掌握電網運行狀態(tài)，及時準確的發(fā)現(xiàn)故障位置，根據調度規(guī)則，可以快速生成電力調度方案，并可以在盡量少的人工干預下，實現(xiàn)動態(tài)網架重構，自動修復電網結構。

 

　　GIS技術應用于智能電網有著先天的技術優(yōu)勢，GIS所提供的圖形化顯示、圖形化操作可以直觀的將電網結構展現(xiàn)在操作人員眼前，同時操作人員可以直接通過對圖形的操作實現(xiàn)與系統(tǒng)的交互。GIS系統(tǒng)所管理的電網數據具有幾何級的拓撲關系和電力業(yè)務層的電網結構拓撲關系，可以為電網分析功能和其他高級功能提供最為基礎的數據支持。

 

　　我國的智能電網研究內容包括綜合示范工程、網廠協(xié)調、大規(guī)模風功率預測及運行控制、輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測、分布式光伏發(fā)電接入、智能變電站、配電自動化、智能小區(qū)、用電信息采集系統(tǒng)、電力光纖到戶、電動汽車充換電設施、智能電網調度等各個領域。

 

　　我國在智能電網地研究方面，處于世界領先地位，但從智能電網的應用建設上來說還處于起步階段。智能電網的發(fā)展是一個系統(tǒng)工程，也面臨著很多的挑戰(zhàn)，將這些挑戰(zhàn)和問題理順，并逐步解決，也是我國智能電網發(fā)展必經的過程。

 

　　此外，北京恒華科技的楊洪波指出，GIS技術在新能源規(guī)劃和運行的動態(tài)拓撲模型和空間分析中將是關鍵，目前主流的幾個GIS平臺都存在著一些缺陷，而“十二·五”的新能源建設將為國產GIS平臺和應用開發(fā)廠商提供廣闊的前景和機會。

 

　　三維GIS成發(fā)展趨勢

 

　　隨著GIS應用的深入，人們越來越多地要求通過真三維空間來處理問題。在應用要求較為強烈的部門如采礦、地質、石油等領域已率先發(fā)展專用的具有部分功能的三維GIS。由于二維GIS數據模型與數據結構理論和技術的成熟，圖形學理論、數據庫理論技術及其它相關計算機技術的進一步發(fā)展，加上應用需求的強烈推動，三維GIS的大力研究和加速發(fā)展現(xiàn)已成為可能。

 

　　電力三維應用主要是建立逼真的地理模型、建立重要建筑物模型、建立桿塔三維模型庫、建立完整的電網模型并加強空間分析功能。三維技術目前在電網規(guī)劃、輸電網在線檢測、應急指揮等產品中已經成熟應用。我們相信未來，GIS將發(fā)揮自身優(yōu)勢，集成電力的各個系統(tǒng)、各個環(huán)節(jié)，推動三維GIS的發(fā)展。(劉茜茜)